(57)【要約】【課題】ＬＥＤ駆動時に発生する熱を部品搭載面と反対の面に設けた金属板に効率良く伝導することができ、充分な放熱効果を得ることができるようにする。【解決手段】本発明のヒートシンク材は、板面方向に熱拡散する特性を有する矩形板状の炭素材料１に板厚方向に貫通する透孔を多数設け、各透孔に熱伝導性を有する金属を充填して金属柱３を形成すると共に、前記炭素材料の少なくとも片面に金属柱３と同じ金属による金属板４を金属柱３と一体成型したことを特徴とする。【選択図】図１
2011016082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
任意の形状でかつ板面方向に熱拡散する特性を有する炭素材料に板厚方向に貫通する透孔を多数設け、各透孔に熱伝導性を有する金属を充填して金属柱を形成すると共に、前記炭素材料の少なくとも片面に前記金属柱と同じ金属による金属板を前記金属柱と一体成型したことを特徴とするヒートシンク材。
【請求項２】
請求項１記載のヒートシンク材において、
前記炭素材料は矩形板状として、その片面全体に前記金属板を成型したことを特徴とするヒートシンク材。
【請求項３】
請求項１記載のヒートシンク材において、
前記炭素材料は矩形板状とし、その電子部品搭載部分に前記金属柱を形成すると共に、電子部品搭載と反対側の面の少なくとも前記電子部品搭載部分に前記金属板を一体成型したことを特徴とするヒートシンク材。
【請求項４】
請求項１記載のヒートシンク材において、
前記炭素材料は筒状とし、その外周面全体に前記金属板を成型したことを特徴とするヒートシンク材。
【請求項５】
任意の形状でかつ板面方向に熱拡散する特性を有する炭素材料にレーザー光を照射して板厚方向に貫通する透孔を多数形成した後、
前記炭素材料を金型内に配置し、該金型内に熱伝導性を有する溶解した金属を供給しつつ前記金型内を加圧することにより、前記溶解した金属を前記各透孔に充填して金属柱を形成すると共に、前記炭素材料の少なくとも片面に金属板を一体成型することを特徴とするヒートシンク材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤ照明灯等の電子部品の冷却に用いるヒートシンク材及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子部品の冷却に用いるヒートシンク材は種々の形状、構造のものが実用化されており、そのヒートシンク材の素材として、ブロック状に圧縮加工した炭素材料に存在する気孔にアルミ等の金属材料を含浸させることにより、熱伝導性を向上させた炭素基金属複合材料が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３６７３４３６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の技術による炭素基金属複合材料おいては、炭素材料に存在する気孔の分布が一定でなく、気孔が不規則に存在していることでアルミ等の金属材料が炭素材料にまばらに含浸されるため、熱伝導性が不安定であり、ヒートシンク材として利用する場合、品質上安定した放熱特性が得られないという問題がある。【０００５】
本発明は、このような問題を解決することができるヒートシンク材及びその製造方法を実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そのため、本発明のヒートシンク材は、任意の形状でかつ板面方向に熱拡散する特性を有する炭素材料に板厚方向に貫通する透孔を多数設け、各透孔に熱伝導性を有する金属を充填して金属柱を形成すると共に、前記炭素材料の少なくとも片面に前記金属柱と同じ金属による金属板を前記金属柱と一体成型したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
このようにした本発明は、炭素材料中に均一に金属柱を存在させることが可能となり、そのためＬＥＤを搭載しても、ＬＥＤ駆動時に発生する熱を部品搭載面と反対の面に設けた金属板に効率良く伝導することができ、充分な放熱効果を得ることができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施例を示す側断面図
【図２】第１の実施例を示す斜視図
【図３】ブロック状炭素材料の斜視図
【図４】ブロック状炭素材料を矩形板状に切出す状態を示す斜視図
【図５】矩形板状の炭素材料に孔あけ加工を施す状態を示す斜視図
【図６】金属柱及び金属板の充填成型工程を示す側断面図
【図７】金属柱及び金属板の別の充填成型工程を示す側断面図
【図８】第２の実施例において孔あけ加工を施す状態を示す斜視図
【図９】孔あけ加工を施した円筒状の炭素材料を示す斜視図
【図１０】第３の実施例を示す横断平面図
【図１１】第３の実施例の作用を示す斜視図
【図１２】孔あけ加工を施した角筒状の炭素材料を示す斜視図
【図１３】第４の実施例を示す横断平面図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明によるヒートシンク材及びその製造方法の実施例を説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１はヒートシンク材の第１の実施例を示す側断面図、図２は同じくヒートシンク材の第１の実施例を示す斜視図である。【００１１】
図に示す矩形板状の炭素材料（グラファイト）１は、板面方向（板厚方向と直交する方向）に熱が素早く広がる熱拡散性に優れた特性を有している。この炭素材料１には板厚を貫通する小径の透孔が板面全体に渡ってほぼ均一な間隔で多数あけられており、各透孔内に熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属を充填することで炭素材料１中に多数の金属柱３が形成され、炭素材料１の片面全体及び炭素材料１の周面に金属柱３と同じ材質の金属板４がこの金属柱３と一体成型されている。【００１２】
このような構成によるヒートシンク材は、炭素材料１の金属板４を設けた面と反対側の面を部品搭載面として、この部品搭載面に図１に示したようにＬＥＤ等の電子部品５を搭載し、駆動に必要な回路構成を行う。こうした状態で電子部品５を駆動することにより、電子部品５が発熱すると、その熱は炭素材料１の部品搭載面側で板面方向に素早く拡散され、そして炭素材料１中に設けられた多数の金属柱３を介して反対面側の金属板４に伝導し、金属板４から放熱される。この場合、金属柱３及び金属板４は熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等が用いられているので、電子部品５の熱は効率良く金属板４に伝達され、放熱することができる。【００１３】
尚、炭素材料１の部品搭載面にも金属柱３や金属板４と同じ材質の薄い金属板を一体成型した構造としてもよい。【００１４】
次に、上述したヒートシンク材の製造方法について説明する。図３はブロック状炭素材料の斜視図、図４はブロック状炭素材料を矩形板状に切出す状態を示す斜視図、図５は矩形板状の炭素材料に孔あけ加工を施す状態を示す斜視図、図６は金属柱及び金属板の充填成型工程を示す側断面図である。【００１５】
まず、図３に示すブロック状炭素材料１０を用意する。このブロック状炭素材料１０は所定の炭素素材に圧縮加工等を施して、高密度、高熱拡散性を有する炭素塊を形成し、その炭素塊に切出し加工を行って、例えば直方体等のブロック状にしたものである。このブロック状炭素材料１０を図示しないカットソー等の切断機により図４に示したように切断して、例えば厚さ２ｍｍ程度の矩形板状の炭素材料１を得る。【００１６】
この矩形板状の炭素材料１は、前記のように板面方向に熱が素早く広がる熱拡散性に優れた特性を有する方向に切断されたもので、この矩形板状の炭素材料１に図５に示したようにレーザー光源に接続したレーザー光照射ヘッド１１からレーザー光を照射することにより、炭素材料１の板厚を貫通する小径の透孔２を板面全体に渡ってほぼ均一な間隔で多数穿孔する。この場合のレーザー光源としては、近赤外線領域の波長のレーザー光を出力する光源を使用することが望ましく、例えばＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）を用いるものとする。【００１７】
また、レーザー光の照射にあたっては、レーザー光照射ヘッド１１の位置を固定として垂直に設置し、矩形板状の炭素材料１を図示しない所定の移動台上に水平の向きで位置決め固定して、その移動台と共に炭素材料１を前後及び左右方向つまりＸ方向及びＹ方向に移動させながらレーザー光照射ヘッド１１により孔あけを行う。例えば、移動台と共に炭素材料１をＸ１方向に移動させながらレーザー光照射ヘッド１１により一列分の透孔２をあけ、次に移動台と共に炭素材料１を所定の間隔分だけＹ方向に移動した後、Ｘ１方向と逆のＸ２方向に移動台と共に炭素材料１を移動させながらレーザー光照射ヘッド１１により次の一列分の透孔２をあけ、再び移動台と共に炭素材料１を所定の間隔分だけＹ方向に移動するという動作を繰り返して炭素材料１にその板厚方向に貫通する透孔２を多数穿孔する。【００１８】
このようにレーザー光の照射により穿孔される透孔２は、レーザー光の照射面側の径が広いテーパー状の断面を有する形状となるので、例えば、そのテーパーの広い側つまりレーザー光の照射面側の直径が０．７ｍｍ〜０．３ｍｍ、狭い側の直径が０．３ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲になるようにし、このテーパー状の透孔２の径の広い側となる炭素材料１の面を部品搭載面とする。尚、炭素材料１中に形成する透孔２の割合は、例えばアルミニウムを充填する場合、５％〜１５％程度とすることが望ましい。【００１９】
但し、銅、銀等の他の熱伝導性金属を充填する場合は、炭素材料１の体積に対して、必要に応じた熱拡散率炭素の量、熱伝導性の金属の量を変化させることで選定する。【００２０】
尚、単一のレーザー光照射ヘッド１１を用いる代わりに、レーザー光照射ヘッド１１を複数並べてマルチレーザー光照射ヘッドを構成し、このマルチレーザー光照射ヘッドにより透孔２を複数列分ずつ穿孔することも可能である。更に、直接レーザー光をミラーで振るガルバノ方式等で穿孔することも可能である。【００２１】
このようにして透孔２を設けた矩形板状の炭素材料１に対し、必要に応じて表面を研磨加工した後、炭素材料１を図６に示した真空成型機の金型１２内にセットするが、この金型１２の内部は炭素材料１の外形に合う凹部１２ａとして形成されており、この凹部１２ａの開口部側に加圧機の加圧部材１３がスライド可能に嵌合できるようになっていて、この加圧部材１３側に部品搭載面が向くように炭素材料１を凹部１２ａ内にセットする。この場合、凹部１２ａの突き当たり面と炭素材料１との間には金属板４を形成するための隙間Ｇを設定する。【００２２】
金型１２の凹部１２ａの突き当たり部分、つまりセットされた炭素材料１と対向する部分には吸引孔１４が設けられていて、この吸引孔１４には金型１２の内部を真空にするための真空ポンプ１５が接続されている。更に、金型１２の周壁部の所定の位置には凹部１２ａ内に溶解金属を供給するための供給孔１６が設けられ、この供給孔１６には熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属を溶解して供給する図示しない供給機が接続されている。【００２３】
そこで前記のように矩形板状の炭素材料１を真空成型機の金型１２の凹部１２ａ内にセットした後、金型１２の開口部に加圧部材１３を嵌合させ、そして真空ポンプ１５により金型１２内の空気を吸引して金型１２の凹部１２ａ内を真空にすると共に、図示しない供給機により溶解した一定量の金属を供給孔１６から凹部１２ａ内に供給し、吸引孔１４及び供給孔１６を図示しない電磁弁等でそれぞれ閉じた後、図示しない加圧機の移動手段により加圧部材１３を炭素材料１側に移動させて凹部１２ａ内を加圧する。【００２４】
これにより溶解した金属は炭素材料１の部品搭載面側から各透孔２を通って反対面側に流入し、各透孔２と隙間Ｇに充填されるので、各透孔２内にテーパー状の金属柱３が形成されると共に、炭素材料１の部品搭載面と反対側の面及び炭素材料１の周面に金属板４が形成されるので、一体成型されたヒートシンク材を製造することができる。【００２５】
その際、前記のように炭素材料１の部品搭載面にも金属柱３や金属板４と同じ材質の薄い金属板を一体成型するようにしてもよい。【００２６】
その後、加圧部材１３を金型１２の凹部１２ａから抜き、製造されたヒートシンク材を凹部１２ａから取り出し、バリ取り、研磨等の仕上げ加工を施して完成品とするが、ヒートシンク材複数個分の面積を持つ大きさの矩形板状の炭素材料１を使用して金属柱３及び金属板４を形成した場合は、金型１２の凹部１２ａから取り出した後、研磨等の仕上げ加工を施すものとする。【００２７】
尚、金属柱３及び金属板４は別の方法で形成することも可能である。図７は金属柱及び金属板の別の充填成型工程を示す側断面図で、ここで用いる真空成型機の金型１２は図６に示した供給孔を省略し、凹部１２ａの周囲に高周波誘導加熱コイル１７を配したものとなっている。このほかの構成は図６と同様である。【００２８】
この金型１２の凹部１２ａ内に炭素材料１を加圧部材１３側に部品搭載面が向くようにセットするが、この場合も、凹部１２ａの突き当たり面と炭素材料１との間には金属板４を形成するための隙間Ｇを設定する。そして、熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属による溶解用金属片１８を炭素材料１上に必要量載せた後、金型１２の開口部に加圧部材１３を嵌合させ、真空ポンプ１５により金型１２内の空気を吸引して金型１２の凹部１２ａ内を真空にすると共に、高周波誘導加熱コイル１７により溶解用金属片１８を溶解させた後、真空状態を解除しながら図示しない加圧機の移動手段により加圧部材１３を炭素材料１側に移動させて凹部１２ａ内を加圧する。【００２９】
これにより溶解した金属は炭素材料１の部品搭載面側から各透孔２を通って反対面側に流入し、各透孔２と隙間Ｇに充填されるので、各透孔２内にテーパー状の金属柱３を形成すると共に、炭素材料１の部品搭載面と反対側の面及び炭素材料１の周面に金属板４を一体成型してヒートシンク材を製造することができる。【００３０】
以上説明したように、第１の実施例では、矩形板状の炭素材料１に板厚を貫通する小径の透孔２を板面全体に渡って均一に多数あけ、各透孔２内に熱伝導性の高い金属を充填することで炭素材料１中に多数の金属柱３を形成すると共に、この金属柱３と一体に炭素材料１の片面全体に金属柱３と同じ材質の金属板４を設けた構造としているため、炭素材料１の金属板４を設けた面と反対側の部品搭載面に電子部品５を搭載した場合、電子部品５から発する熱を金属柱３を介して効率良く金属板４に伝達して放熱することができるという効果が得られる。更に、材料に機械的強度を持たせた複合材料が得られる。【００３１】
特に、電子部品５が放熱の必要性が高いＬＥＤの場合、従来の技術による炭素基金属複合材料を利用したヒートシンク材では品質上安定した放熱効果を得ることができなかったが、本実施例のヒートシンク材では板状の炭素材料１に透孔を均一に多数あけ、その透孔に熱伝導性の高い金属を充填して多数の金属柱３を形成した構造としているため、炭素材料１中に均一に金属柱３を存在させることが可能となり、そのためＬＥＤを搭載しても、ＬＥＤ駆動時に発生する熱を部品搭載面と反対の面に一体成型した金属板４に効率良く伝導することができ、充分な放熱効果を得ることができるものとなる。
【実施例２】
【００３２】
図８は第２の実施例において矩形板状の炭素材料に部分的に孔あけ加工を施す状態を示す斜視図で、この図を用いて第２の実施例を説明する。【００３３】
この第２の実施例は、例えば比較的大きい面積を持つ矩形板状の炭素材料１の電子部品搭載部分にレーザー光照射ヘッド１１からレーザー光を照射することにより、炭素材料１の板厚を貫通する小径の透孔２を部品搭載部に部分的に多数穿孔し、各透孔２内に熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属を充填することで金属柱を形成すると共に、この金属柱と一体に炭素材料１の片面に金属柱と同じ材質の図示しない金属板を設けてヒートシンク材を形成したものである。【００３４】
この場合、金属板は炭素材料１の金属柱形成部分のみに設けてもよく、また炭素材料１の片面全体に形成してもよい。【００３５】
また、炭素材料１の部品搭載面にも金属柱３や金属板４と同じ材質の薄い金属板を一体成型した構造としてもよい。【００３６】
図８では炭素材料１の電子部品搭載部分に透孔２を螺旋状にあけた例を示しているが、電子部品搭載部分を方形として、その方形部分に図１の実施例と同様に透孔２をあけるようにしてもよい。尚、透孔２を螺旋状にあける場合、炭素材料１を位置決め固定する移動台は螺旋状に孔あけできるよう制御できるものとする。【００３７】
このような構成によるヒートシンク材は炭素材料１の金属板を設けた面と反対側の面を部品搭載面として、この部品搭載面の電子部品搭載部分にＬＥＤ等の電子部品５を搭載し、駆動に必要な配線等を行う。こうした状態で電子部品を駆動することにより、電子部品５が発熱すると、その熱は炭素材料１の部品搭載面側で板面方向に素早く拡散され、そして炭素材料１中に設けられた多数の金属柱を介して部品搭載面と反対面側の金属板に伝導し、その金属板から放熱される。この場合、金属柱及び金属板は熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等が用いられているので、電子部品の熱は効率良く金属板に伝達され、放熱することができる。【００３８】
尚、この第２の実施例のヒートシンク材は第１の実施例と同様の方法により製造することができるが、金属板を炭素材料１の金属柱形成部分のみに設ける場合は、図６及び図７に示した隙間Ｇに中子等を配して金属板を形成する部分以外の場所を塞ぐようにする。【００３９】
また、この第２の実施例でも炭素材料１の部品搭載部分中に形成する透孔２の割合は、例えばアルミニウムを充填する場合、５％〜１５％程度とすることが望ましい。【００４０】
但し、銅、銀等の他の熱伝導性金属を充填する場合は、炭素材料１の体積に対して、必要に応じた熱拡散率炭素の量、熱伝導性の金属の量を変化させることで選定する。【００４１】
尚、単一のレーザー光照射ヘッド１１を用いる代わりに、レーザー光照射ヘッド１１を複数並べてマルチレーザー光照射ヘッドを構成し、このマルチレーザー光照射ヘッドにより透孔２を複数列分ずつ穿孔することも可能である。更に、直接レーザー光をミラーで振るガルバノ方式等で穿孔することも可能である。【００４２】
以上説明した第２の実施例も第１の実施例と同様の効果が得られ、材料に機械的強度を持たせた複合材料が得られることも同様である。また、第２の実施例では、炭素材料１の電子部品搭載部分に透孔２をあけて、そこに熱伝導性の高い金属を充填する構造としているため、炭素材料１の電子部品搭載部分を除く部分に配線等を施して冷却を必要としない他の電子部品を搭載することができるので、回路基板としての利用が可能である。
【実施例３】
【００４３】
図９は孔あけ加工を施した円筒状の炭素材料を示す斜視図、図１０は第３の実施例を示す横断平面図で、この両図を用いて第３の実施例を説明する。【００４４】
この第３の実施例では、円筒状に形成した炭素材料１を使用する。この円筒状の炭素材料１も板面方向（板厚方向と直交する方向）に熱が素早く広がる熱拡散性に優れた特性を有している。【００４５】
この円筒状の炭素材料１にレーザー光照射ヘッド１１によって直径方向からレーザー光を照射することにより、図９に示したように炭素材料１の板厚を貫通する小径の透孔２を周面全体に渡ってほぼ均一な間隔で多数穿孔し、各透孔２内に熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属を充填することで図１０に示したように金属柱３を形成すると共に、この金属柱３と一体に円筒状の炭素材料１の内周面及び外周面全体に金属柱３と同じ材質の金属板４ａ、４ｂを設けてヒートシンク材を形成したものである。【００４６】
尚、炭素材料１の内周面及び外周面の両方に金属板４ａ、４ｂを設ける必要はなく、例えば外周面の金属板４ｂのみを設けるものとしてもよい。【００４７】
図１１は第３の実施例の作用を示す斜視図で、回路基板２０上に搭載される発熱する電子部品２１の熱を、搭載面側で冷却したいような場合、上述した構成による円筒状のヒートシンク材を電子部品２１を囲うように基板２０上に固定する。【００４８】
これにより電子部品２１からの熱は内周面側の金属板４ａで吸収され、炭素材料１中に形成された多数の金属柱３を介して外周面側の金属板４ｂに伝導して、この金属板４ｂから放熱される。【００４９】
尚、回路基板２０全体を金属ケースで覆うような場合、金属ケースをアルミニウムで形成して、ヒートシンク材の上端をその金属ケースに固着させれば、金属板４ａ、４ｂから金属ケースに熱を伝達できるのでより効果的に放熱を行うことが可能となる。【００５０】
また、炭素材料１に外周面の金属板４ｂのみを設けるものとした場合も、電子部品２１からの熱は炭素材料１の内周面で吸収され、炭素材料１中に形成された多数の金属柱３を介して外周面側の金属板４ｂに伝導して、この金属板４ｂから放熱される。【００５１】
次に上述した第３の実施例のヒートシンク材の製造方法について説明する。【００５２】
例えば、図３に示すブロック状炭素材料１０にドリルや切削機により穴あけや切削加工を行って厚さ２ｍｍ程度の円筒状の炭素材料１を形成する。【００５３】
この円筒状の炭素材料１は、前記のように板面方向に熱が素早く広がる熱拡散性に優れた特性を有するように加工成形されたもので、この円筒状の炭素材料１にレーザー光源に接続した図示しないレーザー光照射ヘッドからレーザー光を外周面側から照射することにより、炭素材料１の板厚を貫通する小径の透孔２を板面全体に渡ってほぼ均一な間隔で多数穿孔する。この場合のレーザー光源としては、第１の実施例と同様に近赤外線領域の波長のレーザー光を出力する光源を使用することが望ましく、例えばＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）を用いるものとする。【００５４】
また、レーザー光の照射にあたっては、レーザー光照射ヘッドの位置を固定として水平に設置し、円筒状の炭素材料１を図示しない所定の移動台上に垂直に立てて位置決め固定する。この移動台は上下方向に移動可能でかつ回転可能なものとする。この移動台と共に炭素材料１を上下方向に移動させ、かつ回転させながらレーザー光照射ヘッドにより孔あけを行う。例えば、移動台と共に炭素材料１を上方向に移動させながらレーザー光照射ヘッド１１により一列分の透孔２をあけ、次に移動台と共に炭素材料１を所定の間隔分だけ回転させた後、下方向に移動台と共に炭素材料１を移動させながらレーザー光照射ヘッドにより次の一列分の透孔２をあけ、再び移動台と共に炭素材料１を所定の間隔分だけ回転させるという動作を繰り返して炭素材料１の全周に渡っていた厚方向に貫通する透孔２を多数穿孔する。【００５５】
このようにレーザー光の照射により穿孔される透孔２は、レーザー光の照射面側の径が広いテーパー状の断面を有する形状となるので、例えば、そのテーパーの広い側つまりレーザー光の照射面側の直径が０．７ｍｍ〜０．３ｍｍ、狭い側の直径が０．３ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲になるようにする。尚、炭素材料１中に形成する透孔２の割合は、例えばアルミニウムを充填する場合、５％〜１５％程度とすることが望ましい。【００５６】
但し、銅、銀等の他の熱伝導性金属を充填する場合は、炭素材料１の体積に対して、必要に応じた熱拡散率炭素の量、熱伝導性の金属の量を変化させることで選定する。【００５７】
尚、この第３の実施例でも単一のレーザー光照射ヘッドを用いるが、レーザー光照射ヘッドを複数並べてマルチレーザー光照射ヘッドを構成し、このマルチレーザー光照射ヘッドにより透孔２を複数列分ずつ穿孔することも可能である。更に、直接レーザー光をミラーで振るガルバノ方式等で穿孔することも可能である。【００５８】
このようにして透孔２を設けた円筒状の炭素材料１に対し、必要に応じて表面を研磨加工した後、炭素材料１を真空成型機の金型１２内にセットするが、この第３の実施例では円筒状の凹部を有する金型を用い、この円筒状の凹部に孔あけ加工を施した円筒状の炭素材料１をセットして、第１の実施例と同様の方法により各透孔２内に熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属を充填することで金属柱３を形成すると共に、この金属柱３と一体に円筒状の炭素材料１の内周面及び外周面全体に金属柱３と同じ材質の金属板４ａ、４ｂを一体成型してヒートシンク材を製造する。【００５９】
そして製造されたヒートシンク材を金型の凹部から取り出し、バリ取り、研磨等の仕上げ加工を施して完成品とする。【００６０】
以上説明したように、第３の実施例では、円筒状の炭素材料１に板厚を貫通する小径の透孔２を板面全体に渡って均一に多数あけ、各透孔２内に熱伝導性の高い金属を充填することで炭素材料１中に多数の金属柱３を形成すると共に、この金属柱３と一体に炭素材料１の片面あるいは両面全体に金属柱３と同じ材質の金属板４ａ、４ｂを一体成型した構造としているため、回路基板２０上に搭載される電子部品２１を囲うように回路基板２０上に固定することで、電子部品５から発する熱を金属板４ａまたは炭素材料１の内周面で吸収し、金属柱３を介して効率良く金属板４ｂに伝達して放熱することができるという効果が得られる。
【実施例４】
【００６１】
図１２は孔あけ加工を施した角筒状の炭素材料を示す斜視図、図１３は第４の実施例を示す横断平面図で、この両図を用いて第４の実施例を説明する。【００６２】
この第４の実施例では、角筒状に形成した炭素材料１を使用する。この角筒状の炭素材料１も板面方向（板厚方向と直交する方向）に熱が素早く広がる熱拡散性に優れた特性を有している。【００６３】
この角筒状の炭素材料１の各面にレーザー光照射ヘッドによってレーザー光を照射することにより、炭素材料１の板厚を貫通する小径の透孔２を４面全体に渡ってほぼ均一な間隔で多数穿孔し、各透孔２内に熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属を充填することで金属柱３を形成すると共に、この金属柱３と一体に角筒状の炭素材料１の内周面及び外周面全体に金属柱３と同じ材質の金属板４ａ、４ｂを設けてヒートシンク材を形成したものである。【００６４】
尚、炭素材料１の内周面及び外周面の両方に金属板４ａ、４ｂを設ける必要はなく、例えば外周面の金属板４ｂのみを設けるものとしてもよい。【００６５】
このような構成によるヒートシンク材は、前記第３の実施例と同様に使用することで電子部品２１（図１１参照）の熱を放熱することができる。【００６６】
次に上述した第４の実施例のヒートシンク材の製造方法について説明する。【００６７】
例えば、図３に示すブロック状炭素材料１０にドリルや切削機により穴あけや切削加工を行って厚さ２ｍｍ程度の角筒状の炭素材料１を形成する。【００６８】
この角筒状の炭素材料１は、前記のように板面方向に熱が素早く広がる熱拡散性に優れた特性を有するように加工成形されたもので、この角筒状の炭素材料１にレーザー光源に接続した図示しないレーザー光照射ヘッドからレーザー光を外周面側から照射することにより、炭素材料１の板厚を貫通する小径の透孔２を板面全体に渡ってほぼ均一な間隔で多数穿孔する。この場合のレーザー光源としては、第１の実施例と同様に近赤外線領域の波長のレーザー光を出力する光源を使用することが望ましく、例えばＹＡＧレーザー（波長１０６４ｎｍ）を用いるものとする。【００６９】
また、レーザー光の照射にあたっては、レーザー光照射ヘッドの位置を固定として水平に設置し、角筒状の炭素材料１を図示しない所定の移動台上に垂直に立てて位置決め固定する。この移動台は上下方向に移動可能でかつ回転可能であると共に左右方向にも移動可能なものとする。この移動台と共に炭素材料１を上下方向に移動させ、かつ回転させながらレーザー光照射ヘッドにより孔あけを行う。例えば、移動台と共に炭素材料１を上方向に移動させながらレーザー光照射ヘッドにより一列分の透孔２をあけ、次に移動台と共に炭素材料１を所定の間隔分だけ左右方向（一方向に）移動させた後、下方向に移動台と共に炭素材料１を移動させながらレーザー光照射ヘッドにより次の一列分の透孔２をあけ、再び移動台と共に炭素材料１を所定の間隔分だけ左右方向（一方向）に移動させるという動作を繰り返して炭素材料１の１つの壁面全体に板厚方向に貫通する透孔２を多数穿孔する。次に移動台と共に炭素材料１を９０度回転させ、前記と同様の動作で炭素材料１の１つの壁面全体に板厚方向に貫通する透孔２を多数穿孔する。これを繰り返して、炭素材料１の４つの壁面全体に板厚方向に貫通する透孔２を多数穿孔する。【００７０】
このようにレーザー光の照射により穿孔される透孔２は、レーザー光の照射面側の径が広いテーパー状の断面を有する形状となるので、例えば、そのテーパーの広い側つまりレーザー光の照射面側の直径が０．７ｍｍ〜０．３ｍｍ、狭い側の直径が０．３ｍｍ〜０．１ｍｍの範囲になるようにする。尚、炭素材料１中に形成する透孔２の割合は、例えばアルミニウムを充填する場合、５％〜１５％程度とすることが望ましい。【００７１】
但し、銅、銀等の他の熱伝導性金属を充填する場合は、炭素材料１の体積に対して、必要に応じた熱拡散率炭素の量、熱伝導性の金属の量を変化させることで選定する。【００７２】
尚、この第４の実施例でも単一のレーザー光照射ヘッドを用いるが、レーザー光照射ヘッドを複数並べてマルチレーザー光照射ヘッドを構成し、このマルチレーザー光照射ヘッドにより透孔２を複数列分ずつ穿孔することも可能である。更に、直接レーザー光をミラーで振るガルバノ方式等で穿孔することも可能である。【００７３】
このようにして透孔２を設けた角筒状の炭素材料１に対し、必要に応じて表面を研磨加工した後、炭素材料１を真空成型機の金型１２内にセットするが、この第４の実施例では円筒状の凹部を有する金型を用い、この円筒状の凹部に孔あけ加工を施した円筒状の炭素材料１をセットして、第１の実施例と同様の方法により各透孔２内に熱伝導性の高いアルミニウム、銅、銀等の金属を充填することで金属柱３を形成すると共に、この金属柱３と一体に円筒状の炭素材料１の内周面及び外周面全体に金属柱３と同じ材質の金属板４ａ、４ｂを形成してヒートシンク材を製造する。【００７４】
そして製造されたヒートシンク材を金型の凹部から取り出し、バリ取り、研磨等の仕上げ加工を施して完成品とする。【００７５】
以上説明したように、第４の実施例では、角筒状の炭素材料１に板厚を貫通する小径の透孔２を板面全体に渡って均一に多数あけ、各透孔２内に熱伝導性の高い金属を充填することで炭素材料１中に多数の金属柱３を形成すると共に、この金属柱３と一体に炭素材料１の片面あるいは両面全体に金属柱３と同じ材質の金属板４ａ、４ｂを設けた構造としているため、回路基板２０上に搭載される電子部品２１を囲うように回路基板２０上に固定することで、電子部品５から発する熱を金属板４ａまたは炭素材料１の内周面で吸収し、金属柱３を介して効率良く金属板４ｂに伝達して放熱することができるという効果が得られる。更に、材料に機械的強度を持たせた複合材料が得られる。【００７６】
尚、本発明は上述した実施例に限られるものではない。【００７７】
例えば、上述した第４の実施例の製造方法ではブロック状炭素材料１０にドリルや切削機により穴あけや切削加工を行って厚さ２ｍｍ程度の角筒状の炭素材料１を形成するものとしたが、第１の実施例のヒートシンク材を４個形成して角筒状に固定することも可能である。【００７８】
また、上述した第３の実施例では円筒状、第４の実施例では角筒状にヒートシンク材を形成したが、形状はこれに限られるものではなく、用途に応じて三角形や多角形の筒状に形成することも可能である。【００７９】
更に、上述した実施例では、搭載する電子部品をＬＥＤ等の発熱する電子部品としたが、例えば集光型の太陽電池のように電子部品自身は発熱しないが集光される光等で加熱される電子部品を冷却する場合にも有効である。
【符号の説明】
【００８０】
１    炭素材料
２    透孔
３    金属柱
４    金属板
５    電子部品
１０  ブロック状炭素材料
１１  レーザー光照射ヘッド
１２  金型
１３  加圧部材
１４  吸引孔
１５  真空ポンプ
１６  供給孔
１７  高周波誘導加熱コイル
１８  溶解用金属片
２０  回路基板
２１  電子部品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【国際調査報告】
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